罗非鱼-附着藻-沉水植物相互关系研究进展

在浅水富营养化湖泊中,沉水植被是决定湖泊清水态或混水态的关键因子。而附着藻对沉水植物强烈的遮阴作用以及对碳源、营养盐等资源强烈的竞争,成为限制沉水植物群落生长和发展的关键因子。罗非鱼作为一种杂食性鱼类,具有牧食附着藻的能力,其下行效应（top-down effect）可以在一定程度上减轻附着藻对沉水植物生长的这种不利影响。因此,作为我国南方水体中的优势种类,适当种群密度的罗非鱼在富营养化浅水湖泊生态修复过程中是可加以利用,并在一定程度上抑制了附着藻的生长和发展,有利于浅水湖泊的生态修复和管理。同时,罗非鱼也具有通过摄食、排泄等活动加速水体氮、磷营养盐再生,牧食浮游动物、沉水植物等不利的一面。因此,在综合考虑多种因素条件下,需要对罗非鱼-附着藻-沉水植物三者之间的相互关系进行深入研究,探讨生态系统对罗非鱼的响应,这对我国南方浅水富营养化湖泊的生态恢复与管理,尤其是沉水植被的重建与保护具有重要的理论意义和实践价值。     

生态修复对浅水湖泊沉积物磷形态特征及湖水磷浓度的影响

以恢复沉水植物为主要手段在浅水富营养化湖泊修复中得到广泛应用,但修复后水质差异很大,可能与沉积物特征有关.暨南大学南湖是浅水富营养化湖泊,在削减外源负荷后,实施了沉水植物恢复等修复工程.本研究选择具有不同水质的区域,采集水样与沉积物,分析沉积物NH4Cl-P(弱结合态磷)、Fe-P(铁结合态磷)、Al-P(铝结合态磷)、Bio-P(细菌可利用性磷)、Ca-P(钙结合态磷)和Ref-P(残渣磷)6种形态的磷,并检测水质差异,以探讨生态修复对沉积物磷形态及水体磷浓度的影响.结果显示,沉水植物较丰富的2号点沉积物密度显著高于沉水植物较少的1号点,2号点沉积物中Fe-P、Al-P和Ref-P含量较高,沉积物磷最大释放潜力(P-MSP)为4.87 mg/L,大幅高于1号点的2.58mg/L,然而2号点水体磷浓度却低于1号点,1号点水体的总磷、颗粒态磷、总溶解性磷和溶解活性磷浓度分别为2号点的1.29倍、1.11倍、1.17倍和1.14倍,水质较2号点差.本研究说明沉水植物能抑制沉积物中磷的释放,提高沉积物对磷的滞留能力,从而降低水体磷含量,改善水质.     

农村废水农药污染的生态修复技术研究

针对农业型村落地表水体长期遭受混合农药污染,生态环境受损严重的情况,于2015年8月在广州市近郊建立了黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans)混种修复示范区,开展了沉水植物的构建对示范区7种农药(4种有机磷农药、2种有机氯农药和1种拟除虫菊酯类农药)污染控制、底栖动物恢复效果及常规水质指标浓度削减的研究,并采用风险商(RQ)法对水体中的农药进行生态风险评估。结果表明,示范区重建的半年内,水体中毒死蜱、氰戊菊酯、腐霉利、甲拌磷和乙草胺5种农药的平均去除率均大于75%,马拉硫磷和乐果的去除率约为50%。构建后,腐霉利由中等风险降为低风险,毒死蜱、乙草胺和乐果由高风险降为中等风险,其他3种农药的RQ值均显著下降(P0.05)。综合质量浓度和生态风险控制效果,将甲拌磷和马拉硫磷列为重点控制农药品种。底栖动物的物种数、生物量及多样性较修复前均呈明显增加趋势,并与沉水植物生物量呈显著正相关(P0.05)。水体各项常规水质指标质量浓度显著下降(P0.01),水质基本上从地表水标准的劣Ⅴ类提高到Ⅲ~Ⅳ类。综上所述,沉水植物的构建可有效控制水体中混合农药的质量浓度,降低其对水体的生态风险,恢复底栖动物多样性,是修复广东农村地区混合农药污染水体的有效方法。     

鄱阳湖湿地水体与底泥重金属污染及其对沉水植物群落的影响

对鄱阳湖南矶山湿地、吴城自然保护区、白沙洲国家湿地公园及鄱阳湖龙口等典型湿地进行沉水植物群落的调查与采样,并测定各样点水样及底泥重金属含量,采用地累积指数法和潜在生态危害指数法对底泥重金属污染进行评价,采用Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数等方法对研究区沉水植物群落结构进行评价,对水体、底泥重金属含量与沉水植物的生物量、物种多样性等进行Pearson相关性分析,评价鄱阳湖湿地水土环境重金属污染现状,探讨水体与底泥重金属Cu、Pb、Cd等污染物对其水体沉水植物群落的影响。结果表明：各采样点水体与底泥中Cu、Pb、Cd等3种重金属元素中含量最高的为Pb;各样点水体（除白沙洲水体ρ(Pb)外）ρ(Cu)、ρ(Pb)和ρ(Cd)等均未超出地表水环境质量Ⅲ类标准限值,水体重金属含量最高的区域为鄱阳湖东部的白沙洲（ρ(Cu)为50.826μg·L-1,ρ(Pb)为68.660μg·L-1,ρ(Cd)为0.337μg·L-1）,最低的区域为鄱阳湖西南部的南矶山湿地（ρ(Cu)为4.316μg·L-1,ρ(Pb)为7.301μg·L-1,ρ(Cd)为0.167μg·L-1）。两种重金属污染评价方法的结果均表明,受纳乐安河下游来水的龙口区域为底泥重金属污染最严重区域;但两种评价方法的结果存在一定差异,地累积指数法评价龙口区域的结果为偏中度或轻度污染,潜在生态危害指数法的评价结果为轻度污染。研究区野外调查中共发现11种沉水植物,隶属7科9属,其中南矶山湿地的沉水植物物种多样性较丰富,但其物种分布的均匀度较低,水体与底泥重金属含量与其水体中沉水植物的生物量或物种多样性间无显著相关性。     

不同外源氮素对西湖湖区藻类生长的影响

正自Science上报道了太湖由于营养盐超负荷引起的蓝藻水华对水生生态系统的破坏和人类健康的威胁后[1],中国淡水湖泊的富营养化问题成为水环境领域的研究热点之一.西湖作为杭州地标之一,其生态系统平衡的维护关乎区域的可持续发展.本文针对西湖富营养化问题,通过对杭州西湖4个湖区(西湖、岳湖、北里湖和西里湖)氮、磷化学形态和叶绿素分布的分析,结合人工气候室的模拟研究,探索外源氮素输入对西湖优势藻类生长的影响,揭示不同外源氮素(NH+4和NO-3)对西湖各湖区藻类生物量的调控.     

不同恢复模式对塔里木河下游物种多样性及恢复速率的影响

植被恢复是退化生态系统恢复与重建的前提。为明晰恢复模式对物种多样性及恢复速率的影响,以塔里木河下游自然恢复(NR)、沟灌模式(FUI)、漫灌模式(FLI)3种不同恢复模式下的试验区为研究对象,运用典型样地法,对比分析了3种模式群落结构与物种多样性的特征,探讨了不同恢复模式对植被恢复效果的影响。结果表明,(1)恢复后,3种模式物种的增加主要为草本物种的增加。自然恢复下,乔灌木物种数虽未增加,但胡杨(Populus euphratica)和柽柳(Tamarix ramosissima)依然居优势地位,沟灌和漫灌模式下群落盖度分别由3%和53%增加至15%和79%,密度分别由0.09plant·m~(-2)和0.89 plant·m~(-2)增加至0.63 plant·m~(-2)和43.64 plant·m~(-2),均增加显著。(2)自然恢复后物种的丰富度、Margalef、Simpson、Shannon-Weiner指数增加不显著,而沟灌和漫灌模式下增加显著。恢复后,沟灌和漫灌模式下的丰富度、Shannon-Weiner、Simpson、Jsw和Jsi指数均显著高于自然恢复。(3)恢复后,乔木的各指数在3种模式之间无显著差异,灌木的丰富度指数在沟灌和漫灌模式下显著高于自然恢复的,草本的丰富度、Shannon-Weiner和Jsw指数在漫灌模式下都显著高于沟灌模式和自然恢复的。(4)不同模式下物种恢复速率表现为漫灌模式沟灌模式自然恢复,不同生活型植物的恢复速率表现为草本灌木乔木。自然恢复模式对维持建群种在群落中的地位起到了一定促进作用,但沟灌和漫灌模式对物种多样性的恢复更加有利。     

附着生物对沉水植物伊乐藻生长的研究

以沉水植物伊乐藻(Elodea nuttalii(Plant.)ST.John.)为研究对象,室内利用原位湖水进行培养,通过测定伊乐藻的生物量、叶绿素质量分数、光合作用速率等指标,研究了附着生物量的增加对沉水植物伊乐藻的影响。结果表明,随着附着生物处理量的增加,伊乐藻的生物量、叶绿素质量分数以及光合作用速率随之下降,50d后,各处理的生物量与对照相比分别减少了约5%~15%,叶绿素质量分数以及光合作用速率下降了20%~43%、10%~36%。同时也分析了丝状藻对沉水植物伊乐藻的遮阴作用,初步推测附着生物对沉水植物伊乐藻的影响可能是由于附着生物的遮荫作用。研究的结果为揭示富营养化湖泊沉水植被衰退的机理提供了理论依据。     

不同生活型植物腐解过程对人工湿地水质的影响研究

为探讨不同生活型水生植物腐解对石佛寺人工湿地水体水质的持续影响,在室内模拟3种生活型(浮叶型、挺水型和沉水型)6种水生植物(槐叶苹Salvinia natans和丘角菱Trapa japonica;蒲草Typha angustifolia和荷花Nelumbo nucifera;穗状狐尾藻Myriophyllum spicatum和金鱼藻Ceratophyllum demersum)的腐解过程,研究植物类型、生物量以及底泥对营养盐释放过程的影响程度。结果表明:(1)浮叶植物和沉水植物最易腐解,而挺水植物腐解最慢,沉水植物腐解最彻底,且生物量越大释放的营养物质越多;(2)同生活型植物之间p H值的变化具有很强的相关性(r0.826,P0.05),且底泥不影响p H的变化趋势,DO变化趋势因生活型不同存在明显差异;(3)挺水植物有机物释放过程较浮叶植物和沉水植物漫长,氮和碳的变化有一定相关性,底泥不影响水中氮的变化趋势,但对水中氮的浓度高低有影响;(4)浮叶植物组和挺水植物组磷的释放速率高于沉水植物,水体中磷浓度的高低与底泥和植物生物量有关,磷在水体和底泥存在明显吸附沉淀和迁移现象。     

三种水生植物对不同形态氮素吸收动力学研究

进行水生植物对NH4 和NO3-吸收动力学的研究.目的在于进行水体的生态修复时,可以根据不同营养状况的富营养化水体而选择相应的养分吸收效率的水生植物.该研究中比较了3种水生植物黄花水龙(Jussiaea stipulacea Ohwi)、伊乐藻(Elodea nuttallii)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)对于铵态氮和硝态氮吸收动力学特征.结果表明:漂浮植物黄花水龙和凤眼莲具有较大的吸收速率Vmax和Km值,因此,它们更适合作为先锋植物对污染严重的富营养化水体进行前期的修复治理,待水体水质提高到一定的程度时,再利用去污能力低的沉水植物进行对修复水体水质的维持和提高,并在此基础上可逐步建立一个较为稳定的、生物多样性的生态系统.由于沉水植物伊乐藻对铵态氮和硝态氮的吸收有较低Km值和Vmaz值,因此更适合对轻度污染的富营养化水体直接应用伊乐藻来去除养分和维持水体水质.     

干旱区典型湖泊湿地主要植物生态种组分析

根据2007年7-9月新疆艾比湖湿地25种主要植被在47个调查样地的存在．缺失数据,应用非度量多维标度（NMDS）方法研究了干旱区典型湖泊湿地内植物群落生态种组的划分,并与系统聚类分析结果做了比较分析。研究显示：艾比湖湿地的主要植物种划分为5个生态种组,各生态种组内的植物种之间具有相似的生境和生态位;NMDS是基于高维数据非线性迭代的降维排序方法,与传统的生态种组分析方法相比较,NMDS充分抽取了植被在样地内非线性集聚分布的信息,因而其种组划分结论更符合实际调查结果,也更为可靠、有效。研究结果从生态种组的视角为艾比湖湿地生态恢复和保护植物多样性提供更具有实践价值的参考依据。     

人类干扰对五台山森林群落结构的影响

为识别人类干扰对森林群落结构的影响,以五台山旅游活动干扰区以及非干扰区为研究区域,通过样方设置及生态学调查取样,从植物种科属特性、生活型、生态型以及群落结构等方面探讨两个不同研究区域森林群落的生态差异.结果表明:(1)旅游干扰区出现的属和植物种数明显大于非干扰区.(2)两个不同研究区域植物属和种均是温带分布类型所占比例最高,且旅游干扰区植物种区系成分相对复杂.(3)高位芽植物在非干扰区占优势,比例最高达75%,地上芽、地面芽和一年生植物在干扰区占优势;中生植物在两个不同区域中均占有明显生态优势.(4)从群落Ⅰ-Ⅷ,生境质量逐渐提高,灌木层发生"从有到无"的变化.从群落Ⅸ-XIII,植被向顶级群落演替,灌木层发生"从有到无"的变化. 21个主要生态优势种在两个不同区域均呈现集群分布特性.(5)两个不同研究区域群落间存在明显生态差异.总体来说,过度旅游活动导致森林群落生境质量有一定程度的下降,但适度干扰却使植物种丰富度增加.(图4表5参65)     

川西亚高山天然次生林生态功能恢复综合评价

川西亚高山原始针叶林遭受大规模采伐后自然恢复形成的次生林已成为该区域的主要森林类型之一,具有重要的生态功能.现有森林生态功能评价大多为水源涵养等单一生态功能,尚缺乏针对多种生态功能的综合评价.采用空间代替时间的方法,以岷江冷杉原始林为参照,基于植物群落学与生物量调查,以及植物和土壤样品采集与测定,分析次生林植物多样性、碳储量、林地涵水能力三大生态功能恢复动态,探讨次生林生态功能恢复速率及其影响因素.结果显示:(1)随着次生林的恢复,林分综合生态功能显著提高,生态功能指数为原始暗针叶林(0.823 6)针阔叶混交林(0.5464)阔叶林(0.367 7).川西亚高山次生林生态功能恢复大约需要180年以上,不同生态功能恢复速率为植物多样性功能林地水源涵养功能固碳功能,不同演替阶段为阔叶林针阔叶混交林原始暗针叶林;(2)恢复到50-60年阔叶林具有较高的物种丰富度、Simpson和Shannon-Wiener指数,尤其是物种丰富度恢复速率较快,但恢复到老龄林相似的冠层物种组成需要较长的时间,可能与砍伐前为原始森林、残余森林呈镶嵌分布,以及桦木和岷江冷杉等建群种周转率低等有关;(3)林地持水能力以针阔混交林为最高,其中土壤蓄水量占绝对优势,针阔混交林具有较高的土壤毛管持水量,而针叶林土壤非毛管持水量较高.恢复速率为土壤毛管持水量(110年)枯落物持水量(118年)苔藓层持水量(135年);(4)随着林龄的增加,地上植被层和土壤碳储量显著增加,土壤层碳储量显著大于植被层,恢复速率为土壤(110年)地上部分(160年)枯落物层和苔藓层(200年),较快的土壤碳储存以及毛管持水量恢复速率与先前地上植被遭受严重破坏而地下土壤干扰较轻有关.本研究表明川西亚高山次生林生态功能恢复是一个漫长的过程,不同恢复阶段、不同生态功能恢复速率差异显著,应针对不同演替阶段采取不同的生态功能恢复策略,尤其要加强现有原始老龄林栖息地和残余老树的保护,注重构建针阔叶混交林结构,保护和促进次生林地被物层的恢复.(图4表5参70)     

高寒草地沙化过程植物群落构成及生态位特征变化

草地沙化是目前面临的重要环境问题,会对草原地区牧草生产与居民生活环境产生影响。目前对沙化草地的研究主要集中在植被与土壤性质的变化,对物种之间关系的变化并未进行深入探究。基于经典的生态位理论,利用空间代替时间序列的方法,通过调查高寒草地沿沙化梯度的植物群落变化特征,分析沙化演替过程中高寒草原植物群落构成、生态位宽度以及生态位重叠(O)的变化,探索沙化过程植物种群的资源利用状况及生态适应能力,以期为青藏高原高寒草原植物多样性维持机制与沙化草地植被恢复提供参考依据。结果发现,随着沙化程度的加重,群落盖度和地上生物量呈现逐渐降低的趋势。不同的是,物种丰富度、辛普森指数和香农-维纳指数的最大值出现在轻度沙化梯度,而后呈显著降低趋势(P0.001),但Pielou指数在各沙化梯度间差异不显著(P=0.634)。通过计算重要值发现,沙化梯度之间群落结构变异较大。相关性分析发现,沙化过程物种生态位宽度与重要值呈饱和曲线关系。随着沙化程度的加重,生态位高度重叠(0.9)和部分重叠(0.5O≤0.9)的植物种对数逐渐降低,而中度重叠以下(≤0.5)的植物种对数则变化不大,这说明沙化程度加深导致的物种数减少会降低种群间资源利用的竞争。沙化程度的加重伴随土壤养分的减少,为降低对有限资源的竞争,植物种群间的资源利用呈现多样化。     

西湖沉积物有机质特征

分析了西湖沉积物腐殖质的组成及腐殖酸的红光谱特性,结果显示西湖沉积物腐殖质具有典型的湖泊沉积物腐质特征,腐殖化程度较高;结合形分析表明,腐殖质中：胡敏素〉胡敏酸〉富里酸〉脂类,钱塘江引水工程、水面种植荷花明显改变了沉积物有机质的构成,对西湖的碳和富营养化状况有显著影响。     

菹草生物量控制对群落中沉水植物生长及水质的影响

沉生植物对维护和提高湖泊生态系统的生物多样性和稳定性,控制湖泊富营养化具有重要生态价值。对于可在水面形成致密冠层的沉水植物,生物量过大时可能会对水体功能产生不利的影响。实验通过对菹草(Potamogeton crispus)+金鱼藻(Ceratophyllum demersum)群落中菹草在春季暴发时采取不同菹草收割强度(100%、80%、60%、40%、20%和0%的收割)进行生物量控制。每种收割处理均在底泥厚度为15 cm,水深为110 cm独立实验池中(4 m长×2 m宽×2.5 m深)进行。实验研究生物量调控对冬季种菹草与春季种金鱼藻交替及水质的影响,探讨群落中菹草的最佳生物量控制强度,为草型湖泊进行沉水植物生态管理提供依据。结果表明:在40%、20%和0%(未收割)菹草收割强度处理下菹草容易产生断枝并且整株上浮,更高强度的收割减小了植株受到的浮力,促进了群落中菹草和金鱼藻的生长,并延长了菹草的生命周期,推迟了菹草的上浮时间。菹草遮光效应在一定程度上促进了金鱼藻的生长,中等偏高强度的菹草收割使得菹草和金鱼藻均处在较高的生物量水平,维持了群落的稳定性。在菹草生长期对其进行60%~80%收割可维持水体营养盐在较低的水平,并能实现冬季种沉水植物菹草与春季种沉水植物金鱼藻在群落中有效交替,可缓解存留菹草衰亡给水质带来的不利影响,强化沉水植物群落的水质净化功能。     

惠州西湖沉积物营养盐的释放

惠州西湖为典型的南亚热带城市浅水湖泊,位于惠州市中心区域,近年来已采取了截留城市污水、引清水等治理措施,但西湖水体仍处于富营养化状态.以惠州西湖沉积物为研究对象,采用实验室原状泥柱静态培养法对惠州西湖各子湖沉积物氨氮和反应磷的释放通量进行了研究.结果表明,惠州西湖沉积物中氨氮(NH4 -N)释放通量为-31.64~69.73 mg·m-2 ·d-1,不同湖区释放通量差异较大,总体上沉积物为水中氨氮的源;各湖区沉积物中的反应磷(PO43-P)的平均释放通量为-6.42~-0.80 mg·m-2·d-1,惠州西湖沉积物为水中磷的汇.研究结果可为惠州西湖水质管理和生态修复提供科学依据.     

沿黄河下游湖泊湿地植物群落演替及其多样性研究

沿黄河下游湖泊湿地是黄河健康生命系统的重要组成部分,其植物群落演替及其多样性研究对湿地及其生物多样性保护有重要意义。通过野外样地调查,分析了沿黄河下游湖泊湿地植物物种组成及其群落的演替模式,并计算了群落植物多样性特征指数,包括物种丰富度指数（S）、多样性Simpson指数（D）、Shannon-wiener指数（H′）、均匀度指数Pielou（E）。结果表明,研究区湖泊湿地共有77种植物,属于28科61属,除榆树Ulmus pumila Linn.为木本植物外,其余76种为草本植物,其中有1种轮藻门植物,1种蕨类植物;从空间来看植物群落演替过程为沉水植物菹草群落→纯水烛群落→水烛群落→水烛＋扁秆藨草群落→藨草群落→芦苇群落,青龙湖湿地水环境的变化,使湿地植物群落的类型也随之发生变化;群落多样性指数Shannon-wiener指数均低于1.12,Simpson指数为0.41~1,Pielou均匀度指数为0.8左右;芦苇群落的物种数最多,有32个物种,水烛群落以12种次之,菹草群落、水烛＋扁秆藨草群落和扁秆藨草群落中的物种数差别不大。沿黄河下游湿地植物群落多样性水平较低,湿地系统有向陆地系统过渡的趋势。     

沉水植物对湖泊沉积物氮磷内源负荷的控制及应用

该文阐述了沉水植物对湖泊沉积物N、P负荷控制的机理,并统计了相关研究中沉水植物对内源负荷的控制效果。沉水植物可以通过生长繁殖吸收、促进微生物代谢分解、改善沉积物理化环境、抑制沉积物再悬浮等多种途径降低沉积物中N、P含量或抑制N、P释放通量,从而有效控制水体内源负荷。根据相关模拟研究及野外研究得出沉水植物对沉积物中N、P的年平均去除量分别为1 136和387 mg·kg~(-1)·a~(-1),且与沉积物的污染物中初始浓度呈正相关关系;与对照相比,沉水植物对水-沉积物界面N、P释放通量的抑制率分别可达62.6%～107.7%和41.2%～253.8%,因此恢复沉水植物是控制内源负荷的有效措施。但恢复沉水植物及对沉积物中N、P的去除效果受多种因素的影响,在应用过程中要选择合适物种进行搭配或采用必要的辅助措施,并通过在空间和工艺流程上与其他措施联合使用以达到更好的内源负荷控制效果。     

两种人工林对工程建筑废弃地植被初始生态恢复的影响

以隔河岩水电工程建筑废弃地初始生态恢复中人工构建植被为研究对象,在样地调查的基础上,分析了废弃地退化生态系统植物多样性和植物群落组成与结构的恢复对种植植物种类的生态响应。通过与周围未治理废弃地及自然次生林群落组成与结构的比较,研究了该废弃地植被的生态恢复进程。结果显示,苗木种植促进了本地植物种类在废弃地的扩散和定居,初步形成了具一定组成与结构的群落类型,是一种及时有效的生态恢复技术。但不同的苗木种类对废弃地植被初始生态恢复的效果不同,通过比较圆柏(Sabinachinensis)和湿地松(Pinuselliottii)2种人工林的生物多样性及群落组成与结构,认为圆柏林的初始生态恢复效果比湿地松林好。     

两种人工林对工程建筑废弃地植被初始生态恢复的影响

以隔河岩水电工程建筑废弃地初始生态恢复中人工构建植被为研究对象，在样地调查的基础上，分析了废弃地退化生态系统植物多样性和植物群落组成与结构的恢复对种植植物种类的生态响应。通过与周围未治理废弃地及自然次生林群落组成与结构的比较，研究了该废弃地植被的生态恢复进程。结果显示，苗木种植促进了本地植物种类在废弃地的扩散和定居，初步形成了具一定组成与结构的群落类型，是一种及时有效的生态恢复技术。但不同的苗木种类对废弃地植被初始生态恢复的效果不同，通过比较圆柏(Sabina chinensis)和湿地松(Pinuse elliottii)2种人工林的生物多样性及群落组成与结构，认为圆柏林的初始生态恢复效果比湿地松林好。